基于GO-FLOW法的某高速列车齿轮箱可靠性分析方法研究

针对传统FTA无法对有反馈、多状态、有时序系统进行可靠性计算的问题,提出了一种基于GO-FLOW法的某型高速列车变速箱的可靠性分析方法。首先,根据齿轮箱的工作原理和结构逻辑,确定了操作符的类型并建立了齿轮箱系统的GO-FLOW图模型。其次,修正共因故障后计算齿轮箱成功概率并绘制齿轮箱的健康变化规律曲线。最后,对比GO-FLOW与FTA的分析结果可知,GO-FLOW法在齿轮箱健康评估应用中高效可行,且具有时序性。同时,该方法减少了计算量,为维修维护高速列车齿轮箱系统和提升其健康管理水平提供了一定的理论指导作用。

高速列车转向架底部包覆板气动减阻效果研究

转向架的复杂机械结构及非流线化外形对高速列车气动性能产生不利影响,优化列车转向架底部流场结构,降低转向架的气动阻力占比,是进一步降低高速列车气动阻力的重要手段。为此,参考现有高速列车转向架结构设计2种转向架底部包覆板,并建立3种转向架包覆方案:方案一为带倾角包覆板+全包围裙板;方案二为平直包覆板+全包围裙板;方案三作为对照组未安装底部包覆板。基于k−ω方程湍流模型,探究不同包覆方案下高速列车气动阻力变化规律,对比分析3种方案对转向架及整车气动阻力、转向架舱内压力分布以及列车底部流动特性的影响,并通过全尺寸转向架风洞试验验证数值仿真的可靠性。研究结果表明:转向架包覆板有效减弱了气流对转向架零部件以及转向架舱后端板的冲击,使得转向架舱内压力分布更均匀,进而降低了转向架气动阻力;方案一和方案二分别使头车阻力系数降低17.3%和22.2%,整车阻力系数降低11.6%和12.9%;与方案二相比,方案一中包覆板两端的倾角能够引导气流进入转向架舱内部,加速舱内的流动循环,有利于牵引电机、轴盘等转向架零部件与外部空气的换热。研究结果可为进一步优化转向架包覆板设计方案、降低列车气动阻力提供参考。

外置转向架包覆对高速列车气动阻力影响

转向架作为高速列车大面积裸露在外且外形复杂的运行部件受到列车底部气流的直接作用,区域气动外形结构对高速列车整车气动阻力具有重要影响。基于三维稳态SST k-ω双方程湍流模型,采用数值仿真方法研究了轴箱外置式转向架不同包覆方式对高速列车气动性能的影响。研究了转向架区域安装小裙板、半包裙板、全包裙板、全包裙板+小底板以及全包裙板+大底板等5种方案下的高速列车气动性能,比较了不同方案下高速列车气动阻力的变化规律,阐明了高速转向架包覆方式对整车气动阻力、车底流动特性以及列车表面压力分布的影响。研究结果表明:随着转向架裙板包覆面积的增加,转向架腔后端板受到的气流冲击逐渐减弱,后端板上的正压分布降低,列车转向架区域周围的边界层厚度逐渐减小,转向架区域内的压力分布差异性逐渐减小,从而实现了列车整车气动阻力系数的降低。与小裙板模型相比,半包裙板、全包裙板、全包裙板+小底板以及全包裙板+大底板模型的列车气动阻力系数分别降低了5.2%、8.65%、10.3%、11.1%。对于轴箱外置式转向架来说,全包裙板+大底板方案可有效改善转向架区域流场,降低整车气动阻力。研究得到的转向架包覆方式将为新一代高速列车气动减阻设计提供有利支撑,实现列车气动节能。

基于DOE分析法的打叶复烤长梗得率工艺优化

[目的]优化打叶复烤长梗得率工艺,提高烟草打叶复烤长梗得率。[方法]以陕甘产区的中部烟配打模块为供试材料,以打叶流量、三打打辊转速、四打打辊转速为研究对象,采用全因子试验设计及DOE,探索打叶流量、三打打辊转速和四打打辊转速对长梗得率的影响,并构建相应的数学回归模型。[结果]打叶流量、三打打辊转速、四打打辊转速3个因子主效应及打叶流量与三打打辊转速间的交互作用对长梗得率均有显著影响,而打叶流量与四打打辊转速间的交互作用、三打打辊转速与四打打辊转速间的交互作用对长梗得率均没有显著影响。长梗得率与打叶流量、三打打辊转速、四打打辊转速及打叶流量与三打打辊转速间的交互作用四者间存在有效的回归模型。最优的指标参数为打叶流量9500 kg/h、三打打辊转速650 r/min、四打打辊转速750 r/min,平均长梗得率达到最大值15.2850%,合意度最好。[结论]长梗得率与打叶流量、三打打辊转速和四打打辊转速存在一定的回归关系,通过回归关系确定了最佳长梗得率的打叶流量、三打打辊转速和四打打辊转速指标参数。

基于压差法的水平井岩屑床轴向运移规律研究

为了明确长水平段水平井旋转钻进工况下水平段岩屑床的轴向运移规律,开展了基于压差法的水平井岩屑运移试验。利用设置在井筒轴向不同位置的多个压差传感器,测量井筒的瞬时压降,用来表征岩屑床在井筒中的轴向分布,并据此计算了岩屑床运移速度,分析了流体密度、排量、转速对岩屑床运移速度和压降的影响规律。结果表明:该方法能够表征岩屑床运移特征,精细刻画了岩屑床在井筒轴向位置的分布;岩屑床运移速度与流体密度、排量和转速呈正相关关系;排量增大,可显著提高岩屑床运移速度,但压降迅速增大限制了加快清岩的最大排量;转速增大,能够提高岩屑床运移速度,且对井筒压降基本没有影响。研究结果明确了水平井岩屑床的轴向运移规律,为井下岩屑床轴向分布测量提供了理论基础,并有助于规避井筒压力复杂和卡钻等风险。

基于一维计算模型的斜盘式柱塞泵流动特性分析

斜盘式柱塞泵广泛应用在直升机疲劳试验的液压系统中,其流动特性对液压系统稳定性有着至关重要的作用。文中使用立体几何方法分析了斜盘式柱塞泵柱塞运动轨迹,基于图形解析法推导了过流面积公式,并编写相应Matlab程序实现吸排油过流面积自动化计算;构建了考虑流量倒灌及泄漏的单柱塞流动模型,结合AMESim软件实现柱塞泵三维计算模型向一维计算模型的转变;依据初始工况计算结果分析了柱塞泵的流动特性及其产生流量脉动的原因,并使用基于计算流体力学(CFD)方法的三维模型所获得的流量脉动计算结果验证了一维计算模型的准确性。在此基础上分析了不同运行工况(包含运行温度、工作压力及柱塞泵调节参数)对出口流量脉动率的影响,从降低流量脉动率进而提高直升机疲劳试验精度的角度分析了试验中柱塞泵调节控制要点。文中提出的一维计算模型可显著提高柱塞泵仿真计算速率,便于后续柱塞泵的改进设计以及将其作为子系统添加到虚拟数字试验平台中。

出口振动筒仓颗粒流动过程的离散元分析

对于筒仓内的颗粒物质而言,颗粒流量W会受到出口尺寸D的限制。当出口尺寸较小时,颗粒流很容易发生堵塞,而研究解堵塞方法对颗粒输送和疏通问题具有重要的意义。本文利用离散元法构建了一个出口做水平简谐振动的准二维筒仓,详细讨论了出口振动幅度A、频率f以及由这两个参数确定的出口振动速度V和振动加速度Γ对筒仓内球形颗粒流态变化和颗粒流量的影响。结果表明,颗粒流量随出口振动强度的变化趋势与筒仓出口尺寸相关,即D<5时,W随着振动加速度Γ或振动速度V的增加而增加,W是关于振动速度V的函数;D>5时,W随着振动加速度Γ或振动速度V的增加而减少,振幅和频率分别通过改变颗粒纵向流动范围和流速波动频率对颗粒流量造成影响,导致W不再是振动速度V的函数。

高速铁路无砟轨道振动相关问题及频域研究方法综述

本文基于高速铁路运营过程中广泛存在的环境振动、噪声和无砟轨道振动伤损等问题,重点综述无砟轨道振动与相关问题的关联性以及无砟轨道振动频域研究方法,归纳各频域方法的原理和应用,对比分析各频域方法的优势和限制,阐明各频域方法的适用性。结果表明:(1)无砟轨道振动与环境振动、噪声和轨道振动伤损存在空间位置和频域范围两方面关联性;(2)无砟轨道振动对环境振动、噪声以及车轮多边形、钢轨波磨、扣件弹条断裂等振动伤损具有重要作用;(3)无砟轨道振动频域研究方法可大致归纳为基于周期轨道结构理论的频域方法和基于功率流理论的频域方法,两种方法均适用于无砟轨道中高频振动特性及相关问题的研究。

Numerical simulation of transient flow performance during different periods in centrifugal pumpNumerical simulation of transient flow performance during different periods in centrifugal pump

The instantaneous variations of the hydraulic characteristics take place in centrifugal pumps during their start-up,shutdown and other variable speed operations.In this paper,the variable speed method was proposed to simulate the transient internal flow field and the external performance of the pump during starting and stopping periods.The terms of accelerations due to variable speeds in the flow governing equations were analyzed in a multiple reference of frame(MRF).A transient CFD simulation was performed for a typical centrifugal pump by using ANSYS-CFX with the standard k-εturbulence model.The entire simulation process was composed of four stages:start-up,normal run,shutdown and post-shutdown.The function of rotating speed with regard to time was set by CEL language directly into the impeller domain in the pre-processor of the software to conduct variable speed simulation.The variations of the flow field in the centrifugal pump were obtained from the transient simulation.The changing laws of flow rate,head and other performance parameters over time were also analyzed and summarized.

基于响应面法的脱硫搅拌器工艺参数优化

以四叶搅拌喷吹复合脱硫搅拌器为研究对象,通过调整搅拌转速、插入深度和喷嘴通气流量等工艺参数,优化搅拌流场速度。基于响应面法进行试验方案设计,获得了对流场速度具有显著影响的因素,并采用正交试验交互作用因素验证了响应面模型的正确性。试验模拟结果表明:脱硫搅拌器搅拌流场最优的工艺参数为搅拌转速170 r/min、插入深度400 mm、喷嘴通气流量4.408 m^(3)/h,此时模型预测流场速度值为0.536 m/s;插入深度较搅拌转速和喷嘴通气流量对搅拌流场速度有更显著影响。

基于VMD-LSTM混合模型的城际高速铁路时变客流预测

城际高速铁路1周内每天不同出发时段的旅客需求体现出较为稳定的波动规律特征,依据该特征,设计变分模态分解-长短时记忆神经网络(VMD-LSTM)混合模型对城际高速铁路的O-D对客流进行预测,获得1周内每天各时段的旅客需求。首先,依据广珠城际高速铁路的历史售票数据分析旅客出行需求的时间分布特征(时变特征),获取非平稳的客流时间序列;然后,采用VMD方法将非平稳的客流时间序列分解为若干个平稳的客流时间子序列,提取客流的波动特征,设计LSTM神经网络模型对分解后的客流时间子序列进行预测。设置不同的模型参数,选取广珠城际高速铁路的6个典型O-D对进行实验分析,结果表明:1)VMD-LSTM混合模型的隐藏神经元个数和迭代次数的有效增加可以降低预测误差,但是当两者增加到一定量时,误差反而会有增大的趋势,对预测效果影响较大。2)相比于单一的LSTM神经网络模型,VMDLSTM混合模型的预测误差明显降低,说明混合预测模型比单一预测模型具有较高的预测精度。3)VMD-LSTM混合模型获得的各时段预测值与实际值较为接近,分布特征整体一致,说明混合模型能够较好地拟合旅客出行需求的时变特征。4)VMD-LSTM混合模型的MAPE预测误差可控制在10%左右,对于时变特征较为规则的O-D对客流,整体预测效果较好。

基于修正偶应力理论和微分变换法的输流微管自由振动

考虑黏性流体在微管道内作层流运动,给出了黏性流体在微圆管中的速度分布方程。利用修正偶应力理论和Euler梁模型建立细长微管模型,根据虚功原理推导输流微管流-固耦合振动方程,应用微分变换法计算微管道系统的固有频率。通过与有限差分法求解结果对比,证明微分变换法具有较高的精度。随后,研究了流体黏性、微管材料内禀特征尺寸和预应力对固有频率的影响。最后,分析了流体临界流速与预应力的关系。数值结果表明:在流体平均速度相同的条件下,考虑流体黏性时微管各阶固有频率偏低,并且平均速度越大,这一趋势越明显。

风速法在机械加压送风量计算中的应用分析

机械加压送风是建筑物疏散通道最常见的防烟方法,机械加压送风量最常用的计算方法是压差法和风速法。通过具体的工程计算,对机械加压送风量的门洞风速计算方法进行研究,分析背压系数、门洞风速取值不同时送风量的变化情况,并把计算结果和同等情况下的规范规定值相比较。研究发现,参数取值的变化对风速法计算送风量的结果影响很大,计算结果的范围比同等条件下《高层民用建筑设计防火规范》的取值范围宽很多。在背压系数较小或门洞风速较大时,风速法计算风量多大于规范规定风量,此时进行机械加压送风量计算可直接采用风速法计算得到。

低比转速离心泵的面积比原理

依据离心泵的面积比原理,提出了建立在面积比原理基础上低比转速离心泵在加大流量设计后计算面积比、第八断面面积的方法及计算公式,此面积比和第八断面面积与泵的流量加大系数、比转速加大系数有关,解决了依据经验统计值确定面积比且不能使低比转速离心泵在设计点效率最高这一问题.实例表明:提出的计算方法能够提高低比转速离心泵的效率,充实了低比转速离心泵的设计理论.

基于三维雷达图像数据的风暴体追踪算法研究

TITAN算法是目前临近天气预报的主要方法之一,主要用于对强对流天气的识别、跟踪和预报。在原算法中速度约束是固定的、预报方法只适用于结构较稳定的风暴,它们会对算法的总体性能有较大的影响。针对这些不足,通过使用动态速度约束和光流法对算法进行了改进。通过实验证明,这些改进对风暴结构变化较大的情况有较好的效果,可以使算法的总体性能平均提高6%左右。

重力式码头基床遭水流冲刷后的稳定性分析

在对北方港口进行检测评估时,发现了多起因拖轮起动产生大水流冲刷破坏抛石基床而危及码头使用安全的案例,这种破坏形式在以往设计规范中并未涉及,规范中也未规定相应的防范措施。针对某实际工程,利用规范法和有限元法分别对抛石基床遭水流冲刷破损后码头的稳定性进行了分析,并进一步计算了基床冲刷进深的极限值。计算结果表明,规范法和有限元法计算的结果吻合较好。同时,对于这种新发现的码头破坏形式,应引起设计单位和码头使用单位足够的重视。

喷气织机引纬气流速度的分布规律

测量了丰田ＪＡ型喷气织机的引纬气流速度，用最小二乘原理归纳了引纬气流速度的分布规律，并对影响气流速度的因素进行了分析．

考虑风速有界性的概率潮流点估计方法

基于点估计方法提出一种考虑风速有界性的概率潮流方法。风速具有有界性,而点估计方法本身可能产生超出边界的采样值,导致概率潮流无法准确计算或根本无法计算。在点估计方法中引入一般变换与幂变换相互配合的方法,保证按点估计采样的风速计算值满足边界要求,进而确保概率潮流计算能够在正确的物理意义下进行。以多个实际风电场的历史风速数据作为输入数据,对IEEE 14节点系统进行仿真分析,验证了该文方法的正确性和有效性。

水头压力及管道特性对水击波速变化的影响

把Pearsall提出的可变波速公式引入特征线法中,对二相流的水击波速在发生水击时的变化情况进行了计算分析,研究水中含有气泡的管路在水击时管道初始水头及管道特性等敏感因素对水击波速变化的影响,指出上游水头降低、相对管壁厚增加、管材弹性模量增加都会引起水击波速变化的加剧.

谐波平衡法在低速非定常流模拟中的应用

谐波平衡法是一种有效的周期性非定常流的计算方法.采用基于可压缩流的谐波平衡方程在计算低速不可压流动时,会由于对流通量计算格式中的数值粘性污染,降低解的精度和收敛性.采用预处理技术,使得基于可压缩流的谐波平衡方程可以直接用于低速周期性非定常流的计算中.选取典型的不可压方腔驱动流和低雷诺数圆柱绕流为例进行了时间推进法和谐波平衡法的计算对比.计算结果表明预处理后的谐波平衡方程适合于低速流的计算,在谐波平衡法中采用较少阶数的谐波计算就可以还原出几乎准确的非定常流场.